建築業中的機器人:KUKA 機器人為德國聯邦園藝博覽會的展館製造建築構件

建築業中的機器人是一項創新:這當然也包括為 2019 年德國聯邦園藝博覽會中一個展館製作建築構件的 KUKA 機器人。這項機器人化製造技術由斯圖加特大學的一個學院開發,充分展現了建築機器人的優勢。

建築業中的機器人化製造技術

斯圖加特大學電腦設計與建築學院 (ICD) 致力於電腦輔助設計和建築技術的開發。重點之一在於機器人的應用可能性。由 Achim Menges 教授以及科研人員 Christoph Zechmeister、Serban Bodea 和 Niccolo Dambrosio 組成的專案團隊為在海爾布隆舉辦的 2019 年德國聯邦園藝博覽會設計了一個展館,其結構由纏繞碳纖維構件組成。藉由兩款 KUKA 產品實現了輕質建築構件的機器人化製造技術:KR 210 R3100 QUANTEC 型 KUKA 機器人將纖維束繞在兩個固定於 KP1-HC 定位裝置上的繞線架上。BEC GmbH 設備製造商為 ICD 集成了機器人。

完美纏繞:近距離觀看可以清楚品味展館複雜的結構。

藉由機器人實現創新建築設計的全新解決方案

展館由 60 個最高 6 米的建築構件構成。機器人化製造技術的特色:儘管元件尺寸很大,但它們並沒有用於存放纖維的核心。「支承結構僅由纖維複合材料構件組成。這由建築機器人用連續的玻璃纖維和碳纖維纏繞而成。」Christoph Zechmeister 說。建築構件由 FibR GmbH 公司製造。「設計中存在的複雜性只能透過機器人化製造技術來實現。」執行董事 Moritz Dörstelmann 說。FibR GmbH 公司專門致力於透過數位設計和製造技術實現功能強大、富有表現力的纖維複合材料結構。

精密度和重複精度 – 建築機器人可以單獨調整每個元件。

用於創新建築構件生產的機器人化製造技術

FibR GmbH 為建築構件生產提供機器人化製造技術:兩個繞線架固定在兩台 KP1-HC 型 KUKA 定位裝置上。兩台定位裝置已藉由一個鋼管實現運動耦合。由此產生的水準軸可無限旋轉並且實現繞線架同步運動。機器人化製造技術需要運動自由。這樣確保了 KR QUANTEC 機器人的終端執行器獲得最佳可接近性。纖維線軸固定在建築機器人的臂部上。在纖維束進行應力調節並且引導至終端執行器之前,首先對纖維束進行浸漬。最後執行器將纖維束繞在繞線架的固定點上。

完整圖:海爾布隆舉辦的德國聯邦園藝博覽會上完工的展館。

建築業中的機器人的優勢

建築構件可以憑藉建築機器人的精密度和重複精度單獨進行調整。「60 個元件的製造路徑直接從數位化模型中生成。」Christoph Zechmeister 說道。KUKA.WorkVisual 工程套件用於配置應用。在機器人化製造技術中,廣泛的纖維複合結構可以以低成本和高材料利用率進行生產。建築機器人的潛力在於生產設置的靈活性和可擴展性以及建築構件的高品質。「我們採用機器人化製造技術不僅可以降低建築業中的資源消耗,而且可以實現激動人心的全新建築項目。」Moritz Dörstelmann 說道。

建築業中的機器人使全新的建築構件形狀變成現實。

採用機器人化製造技術,可在建築構件製造時輕鬆實現離散的運動過程並且降低流程複雜性。

Christoph Zechmeister,電腦設計與建築學院 (ICD) 的科研人員
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